自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(初稿)

PAGEPAGEPAGE27朱斌編長江師范學(xué)院信息處理技術(shù)教研室2008年4月目錄131719313334361317193133343640第一章硬件資源……….第二章軟件使用說明………………….第三章實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)部分……….…………實(shí)驗(yàn)一典型環(huán)節(jié)及其階躍響應(yīng)…………實(shí)驗(yàn)二二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)………………….實(shí)驗(yàn)三控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析………….實(shí)驗(yàn)四…………….實(shí)驗(yàn)五連續(xù)系統(tǒng)串連校正………………

前言自動控制理論課程是電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門重要的專業(yè)選修課，是一門理論性較強(qiáng)的工程科學(xué)。自動控制理論課程實(shí)驗(yàn)課的主要任務(wù)是通過實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在掌握自動控制的基本原理，熟練掌握各種分析方法，了解各種校正方法設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對控制理論的理解和認(rèn)識，將理論與實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來，培養(yǎng)學(xué)生一定的實(shí)際動手能力、分析問題及解決問題的能力，使理論教學(xué)效果得到有效的鞏固與提高。實(shí)驗(yàn)基本要求：1．熟悉模擬電路，學(xué)會獨(dú)立觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄、測取數(shù)據(jù)，并整理、繪制、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果；2．掌握控制模擬實(shí)驗(yàn)的基本原理和一般方法，掌握控制系統(tǒng)時(shí)域性能指標(biāo)的測量方法；3．掌握定量分析二階系統(tǒng)特征參數(shù)與最大超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間之間的關(guān)系的方法；4．掌握系統(tǒng)開環(huán)增益和時(shí)間常數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響掌握系統(tǒng)及元件頻率特性的測量方法；5．理解串連校正裝置對系統(tǒng)動態(tài)性能的校正作用；6．掌握對給定系統(tǒng)進(jìn)行串連校正設(shè)計(jì)的方法。第一章硬件資源EL-AT-II型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)、AD/DA采集卡、自動控制原理實(shí)驗(yàn)箱、打印機(jī)（可選）組成如圖1，其中計(jì)算機(jī)根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)分別起信號產(chǎn)生、測量、顯示、系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)處理的作用，打印機(jī)主要記錄各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，實(shí)驗(yàn)箱主要構(gòu)造被控模擬對象。顯示器顯示器計(jì)算機(jī)打印機(jī)實(shí)驗(yàn)箱電路AD/DA卡圖1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)成實(shí)驗(yàn)箱面板如圖2：圖2EL-AT-II型實(shí)驗(yàn)箱面板下面主要介紹實(shí)驗(yàn)箱的構(gòu)成：系統(tǒng)電源EL-AT-II系統(tǒng)采用本公司生產(chǎn)的高性能開關(guān)電源作為系統(tǒng)的工作電源，其主要技術(shù)性能指標(biāo)為：輸入電壓：AC220V輸出電壓/電流：＋12V/0.5A,-12V/0.5A,+5V/2A輸出功率：22W工作環(huán)境：－5℃～＋40℃AD/DA采集卡AD/DA采集卡如圖3采用ADUC812芯片做為采集芯片，負(fù)責(zé)采樣數(shù)據(jù)及與上位機(jī)的通信，其采樣位數(shù)為12位，采樣率為10K。在卡上有一塊32K的RAM62256，用來存儲采集后的數(shù)據(jù)。AD/DA采集卡有兩路輸出（DA1、DA2）和四路輸入（AD1、AD2、AD3、AD4），其輸入和輸出電壓均為－5V～+5V。圖3AD/DA采集卡另外在AD/DA卡上有一個(gè)9針R232串口插座用來連接AD/DA卡和計(jì)算機(jī)，20針的插座用來和控制對象進(jìn)行通訊。實(shí)驗(yàn)箱面板實(shí)驗(yàn)箱面板布局如圖4：AD/DA卡輸入輸出模塊實(shí)驗(yàn)?zāi)K1實(shí)驗(yàn)?zāi)K2電源模塊二極管區(qū)EL-CAT-II實(shí)驗(yàn)?zāi)K3電阻、電容、二極管區(qū)實(shí)驗(yàn)?zāi)K4變阻箱、變?nèi)菹淠K實(shí)驗(yàn)?zāi)K5實(shí)驗(yàn)?zāi)K8實(shí)驗(yàn)?zāi)K6實(shí)驗(yàn)?zāi)K7圖4實(shí)驗(yàn)箱面板布局實(shí)驗(yàn)箱面板主要由以下幾部分構(gòu)成：實(shí)驗(yàn)?zāi)K本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)有八組由放大器、電阻、電容組成的實(shí)驗(yàn)?zāi)K。每個(gè)模塊中都有一個(gè)由UA741構(gòu)成的放大器和若干個(gè)電阻、電容。這樣通過對這八個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K的靈活組合便可構(gòu)造出各種型式和階次的模擬環(huán)節(jié)和控制系統(tǒng)。二極管，電阻、電容、二極管區(qū)這些區(qū)域主要提供實(shí)驗(yàn)所需的二極管、電阻和電容。AD/DA卡輸入輸出模塊該區(qū)域是引出AD/DA卡的輸入輸出端，一共引出兩路輸出端和兩路輸入端，分別是DA1、DA2，AD1、AD2。有一個(gè)按鈕復(fù)位，按下一次對AD/DA卡進(jìn)行一次復(fù)位。20針的插座用來和控制對象連接。電源模塊電源模塊有一個(gè)實(shí)驗(yàn)箱電源開關(guān)，有四個(gè)開關(guān)電源提供的DC電源端子，分別是＋12V、-12V、+5V、GND，這些端子給外擴(kuò)模塊提供電源。變阻箱、變?nèi)菹淠K變阻箱、變?nèi)菹涫潜緦?shí)驗(yàn)系統(tǒng)的一個(gè)突出特點(diǎn)，只要按動數(shù)字旁邊的“＋”、“－”按鈕便可調(diào)節(jié)電阻電容的值，而且電阻電容值可以直接讀出。第二章軟件使用說明一、軟件啟動在Windows桌面上或“開始－程序”中雙擊“ComputerCtrl”快捷方式，便可啟動軟件如圖7。圖5軟件啟動界面二、實(shí)驗(yàn)前計(jì)算機(jī)與實(shí)驗(yàn)箱的通訊設(shè)置和測試用實(shí)驗(yàn)箱自帶的串口線將實(shí)驗(yàn)箱后面的串口與計(jì)算機(jī)的串口連接，啟動“ComputerCtrl”軟件。1）實(shí)驗(yàn)前通訊口的設(shè)置設(shè)置方法：點(diǎn)擊[系統(tǒng)設(shè)置－串口設(shè)置]如圖8，在對話框內(nèi)填入與計(jì)算機(jī)相連的串口值。圖6串口設(shè)置對話框2）實(shí)驗(yàn)前通訊口的測試測試方法：接通電源點(diǎn)擊[系統(tǒng)設(shè)置－通信串口測試]如圖9，點(diǎn)擊通信串口測試按鈕，控制測試區(qū)內(nèi)將出現(xiàn)0－255個(gè)數(shù)據(jù)，如圖10，如果數(shù)據(jù)沒有或不全，則說明通訊有故障，應(yīng)檢查計(jì)算機(jī)串口與實(shí)驗(yàn)箱的連接。圖7串口測試窗口圖8串口測試成功窗口三、軟件使用說明本套軟件界面共分為四個(gè)區(qū)域如圖11：菜單工具欄區(qū)域；實(shí)驗(yàn)課題區(qū)域；采集結(jié)果顯示區(qū)域；數(shù)據(jù)測量區(qū)域；圖9軟件界面分配下面介紹軟件的各個(gè)區(qū)域功能：菜單工具欄。實(shí)驗(yàn)課題（ALT+T）在該菜單下選擇所做的實(shí)驗(yàn)課題項(xiàng)目。鼠標(biāo)單擊實(shí)驗(yàn)課題名稱即可進(jìn)入相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。系統(tǒng)設(shè)置（ALT+M）串口設(shè)置：設(shè)置實(shí)驗(yàn)中所使用的串口。所設(shè)定的串口標(biāo)號應(yīng)與計(jì)算機(jī)實(shí)際所使用的一致。通信串口測試：測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)的通信是否正常。在實(shí)驗(yàn)之前必須進(jìn)行串口通信測試，在確認(rèn)串口通信正常后才可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。測試方法是鼠標(biāo)單擊對話框中的通信串口測試按鈕，如果通信正常所示的空白區(qū)內(nèi)將有信息返回，如果通信不正常則無返回信息。算法管理在該菜單下顯示可完成的實(shí)驗(yàn)的算法，點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目即可出現(xiàn)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)的算法。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（ALT+F）打開數(shù)據(jù)：打開已經(jīng)保存的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。選擇該菜單選項(xiàng)后出現(xiàn)如圖12所示的對話窗口。在該窗口中選擇打開文件的路徑和文件名，點(diǎn)擊確定按鈕即可打開一個(gè)已保存的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。圖11打開實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對話窗口保存數(shù)據(jù)：保存當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在該窗口中選擇保存文件的路徑和文件名，點(diǎn)擊確定按鈕即可保存當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。打印：將實(shí)驗(yàn)的結(jié)果在打印機(jī)上打印輸出。鼠標(biāo)單擊該選項(xiàng)后彈出如圖13所示的對話窗口。打印數(shù)據(jù)信息的來源有兩種途徑。(1)打印當(dāng)前內(nèi)存中的數(shù)據(jù)；(2)打印已經(jīng)保存過的數(shù)據(jù)；兩種不同的打印方式可以通過對話窗口進(jìn)行選擇。圖12數(shù)據(jù)打印對話窗口打印設(shè)置：設(shè)置打印時(shí)的相關(guān)信息。鼠標(biāo)打擊將彈出如圖14所示的對話窗口。將要打印的信息填入相應(yīng)的空白處。填寫完成后單擊確認(rèn)按鈕保存。保存完成后單擊退出按鈕退出該對話窗口。圖13打印設(shè)置對話窗口5)查看（ALT+V）課題資料：選擇該項(xiàng)將顯示自控原理課題的基本資料。其中包括實(shí)驗(yàn)所用的基本原理、電路及相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)說明。工具欄：切換工具欄的打開與關(guān)閉。狀態(tài)欄：切換狀態(tài)欄的打開與關(guān)閉。6）幫助（ALT+H）該菜單說明本“自動控制原理”軟件是哪個(gè)版本。實(shí)驗(yàn)課題在實(shí)驗(yàn)課題區(qū)域列出了本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所能完成的實(shí)驗(yàn)課題，雙擊其中的一個(gè)課題，將彈出參數(shù)設(shè)置窗口。具體參數(shù)設(shè)置請參考實(shí)驗(yàn)說明部分。圖14實(shí)驗(yàn)課題區(qū)域采集結(jié)果顯示在該區(qū)域內(nèi)主要是顯示實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通過AD后的結(jié)果曲線?？v坐標(biāo)是幅值軸，單位為(V),范圍是：－5V—+5V,橫坐標(biāo)是時(shí)間軸，單位為（ms）。數(shù)據(jù)測量數(shù)據(jù)測量是測量系統(tǒng)響應(yīng)的測量工具如圖16，鼠標(biāo)單擊單游標(biāo)或雙游標(biāo)，然后單擊測量按鈕，即可在顯示區(qū)顯示測量線，測量線可以用鼠標(biāo)拖動。在拖動的過程中屏幕右下方將動態(tài)顯示測量的結(jié)果。圖15數(shù)據(jù)測量區(qū)域?qū)嶒?yàn)一典型環(huán)節(jié)及其階躍響應(yīng)（驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)構(gòu)成典型環(huán)節(jié)的模擬電路，了解電路參數(shù)對環(huán)節(jié)特性的影響。2、學(xué)習(xí)典型環(huán)節(jié)階躍響應(yīng)的測量方法，并學(xué)會由階躍響應(yīng)曲線計(jì)算典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、《自動控制原理》EL-AT-=2\*ROMANII實(shí)驗(yàn)箱2、PC微機(jī)三、實(shí)驗(yàn)原理1．模擬實(shí)驗(yàn)的基本原理控制系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)采用復(fù)合網(wǎng)絡(luò)法來模擬各種典型環(huán)節(jié)，即利用運(yùn)算放大器不同的輸入網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)模擬各種典型環(huán)節(jié)，然后按照給定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖將這些模擬環(huán)節(jié)連接起來，便得到了相應(yīng)的模擬系統(tǒng)。再將輸入信號加到模擬系統(tǒng)的輸入端，并利用計(jì)算機(jī)等測量儀器，測量系統(tǒng)的輸出，便可得到系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)曲線及性能指標(biāo)。若改變系統(tǒng)的參數(shù)，還可進(jìn)一步分析研究參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。2．時(shí)域性能指標(biāo)的測量方法超調(diào)量：啟動計(jì)算機(jī)，在桌面雙擊圖標(biāo)［自動控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)］運(yùn)行軟件。測試計(jì)算機(jī)與實(shí)驗(yàn)箱的通信是否正常，通信正常繼續(xù)，若通信不正常，查找原因使通信正常后才可以繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。連接被測量典型環(huán)節(jié)的模擬電路。電路的輸入接卡的輸出，電路的輸出接卡的輸入。檢查無誤后接通電源。在實(shí)驗(yàn)課題下拉菜單中選擇實(shí)驗(yàn)一［典型環(huán)節(jié)及其階躍響應(yīng)］。鼠標(biāo)單擊實(shí)驗(yàn)課題彈出實(shí)驗(yàn)課題參數(shù)窗口。在參數(shù)設(shè)置窗口中設(shè)置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)后鼠標(biāo)單擊確認(rèn)，等待屏幕的顯示區(qū)顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。用軟件上的游標(biāo)測量響應(yīng)曲線上的最大值和穩(wěn)態(tài)值，代入下式算出超調(diào)量：與：利用軟件的游標(biāo)測量水平方向上從零到達(dá)最大值與從零到達(dá)95％穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間值，便可得到與。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容構(gòu)成下述典型環(huán)節(jié)的模擬電路，并測量其階躍響應(yīng)。1．比例環(huán)節(jié)的模擬電路及其傳遞函數(shù)如下圖：圖3比例環(huán)節(jié)的模擬電路及其傳遞函數(shù)2．慣性環(huán)節(jié)的模擬電路及其傳遞函數(shù)如下圖：圖4慣性環(huán)節(jié)的模擬電路及其傳遞函數(shù)3．積分環(huán)節(jié)的模擬電路及傳遞函數(shù)如下圖：圖6積分環(huán)節(jié)的模擬電路及其傳遞函數(shù)4．微分環(huán)節(jié)的模擬電路及傳遞函數(shù)如下圖圖7微分環(huán)節(jié)的模擬電路及其傳遞函數(shù)5．比例+微分環(huán)節(jié)的模擬電路及傳遞函數(shù)如下圖（未標(biāo)明的C=0.01）。圖8比例+微分環(huán)節(jié)的模擬電路及其傳遞函數(shù)6．比例+積分環(huán)節(jié)的模擬電路及傳遞函數(shù)如如下圖圖9比例+積分環(huán)節(jié)的模擬電路及其傳遞函數(shù)五、實(shí)驗(yàn)步驟1.啟動計(jì)算機(jī)，在桌面雙擊圖標(biāo)[自動控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)]運(yùn)行軟件。2.測試計(jì)算機(jī)與實(shí)驗(yàn)箱的通信是否正常,通信正常繼續(xù)。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。比例環(huán)節(jié)3.連接被測量典型環(huán)節(jié)的模擬電路(附圖D-2)。電路的輸入接A/D、D/A卡的DA1輸出，電路的輸出接A/D、D/A卡的AD1輸入。檢查無誤后接通電源。4.在實(shí)驗(yàn)課題下拉菜單中選擇實(shí)驗(yàn)一[典型環(huán)節(jié)及其階躍響應(yīng)]。5.鼠標(biāo)單擊實(shí)驗(yàn)課題彈出實(shí)驗(yàn)課題參數(shù)窗口。在參數(shù)設(shè)置窗口中設(shè)置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)后鼠標(biāo)單擊確認(rèn)等待屏幕的顯示區(qū)顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。6.觀測計(jì)算機(jī)屏幕顯示出的響應(yīng)曲線及數(shù)據(jù)。7.記錄波形及數(shù)據(jù)（由實(shí)驗(yàn)報(bào)告確定）。慣性環(huán)節(jié)8.連接被測量典型環(huán)節(jié)的模擬電路(附圖D-3)。電路的輸入接A/D、D/A卡的DA1輸出，電路的輸出接A/D、D/A卡的AD1輸入。檢查無誤后接通電源。9.實(shí)驗(yàn)步驟同4～7積分環(huán)節(jié)10.連接被測量典型環(huán)節(jié)的模擬電路(附圖D-4)。電路的輸入接A/D、D/A卡的DA1輸出，電路的輸出接A/D、D/A卡的AD1輸入。檢查無誤后接通電源。11.實(shí)驗(yàn)步驟同4～7微分環(huán)節(jié)12.連接被測量典型環(huán)節(jié)的模擬電路(附圖D-5)。電路的輸入接A/D、D/A卡的DA1輸出，電路的輸出U2接A/D、D/A卡的AD1輸入。檢查無誤后接通電源。13.實(shí)驗(yàn)步驟同4～7比例+微分環(huán)節(jié)14.連接被測量典型環(huán)節(jié)的模擬電路(附圖D-6)。電路的輸入接A/D、D/A卡的DA1輸出，電路的輸出接A/D、D/A卡的AD1輸入。檢查無誤后接通電源。15.實(shí)驗(yàn)步驟同4～7比例+積分環(huán)節(jié)16.連接被測量典型環(huán)節(jié)的模擬電路(附圖D-7)。電路的輸入接A/D、D/A卡的DA1輸出，電路的輸出接A/D、D/A卡的AD1輸入。檢查無誤后接通電源。17.實(shí)驗(yàn)步驟同4～7六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、畫出慣性環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、比例+微分環(huán)節(jié)的模擬電路圖，用坐標(biāo)紙畫出慣性環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、比例+微分環(huán)節(jié)的響應(yīng)曲線。2、由階躍響應(yīng)曲線計(jì)算出慣性環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，并與由電路計(jì)算的結(jié)果相比較。實(shí)驗(yàn)二二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)（驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、研究二階系統(tǒng)的特征參數(shù)，阻尼比和無阻尼自然頻率對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響。定量分析和與最大超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間之間的關(guān)系。2、進(jìn)一步學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的使用方法。3、學(xué)會根據(jù)系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線確定二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、《自動控制原理》EL-AT-=2\*ROMANII實(shí)驗(yàn)箱2、PC微機(jī)實(shí)驗(yàn)原理1．模擬實(shí)驗(yàn)的基本原理控制系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)采用復(fù)合網(wǎng)絡(luò)法來模擬各種典型環(huán)節(jié)，即利用運(yùn)算放大器不同的輸入網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)模擬各種典型環(huán)節(jié)，然后按照給定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖將這些模擬環(huán)節(jié)連接起來，便得到了相應(yīng)的模擬系統(tǒng)。再將輸入信號加到模擬系統(tǒng)的輸入端，并利用計(jì)算機(jī)等測量儀器，測量系統(tǒng)的輸出，便可得到系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)曲線及性能指標(biāo)。若改變系統(tǒng)的參數(shù)，還可進(jìn)一步分析研究參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。2．時(shí)域性能指標(biāo)的測量方法超調(diào)量：1）啟動計(jì)算機(jī)，在桌面雙擊圖標(biāo)［自動控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)］運(yùn)行軟件。2）測試計(jì)算機(jī)與實(shí)驗(yàn)箱的通信是否正常，通信正常繼續(xù)，若通信不正常，查找原因使通信正常后才可以繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。3）連接被測量典型環(huán)節(jié)的模擬電路。電路的輸入接卡的輸出，電路的輸出接卡的輸入。檢查無誤后接通電源。4）在實(shí)驗(yàn)課題下拉菜單中選擇實(shí)驗(yàn)一［典型環(huán)節(jié)及其階躍響應(yīng)］。5）鼠標(biāo)單擊實(shí)驗(yàn)課題彈出實(shí)驗(yàn)課題參數(shù)窗口。在參數(shù)設(shè)置窗口中設(shè)置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)后鼠標(biāo)單擊確認(rèn)，等待屏幕的顯示區(qū)顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。6）用軟件上的游標(biāo)測量響應(yīng)曲線上的最大值和穩(wěn)態(tài)值，代入下式算出超調(diào)量：與：利用軟件的游標(biāo)測量水平方向上從零到達(dá)最大值與從零到達(dá)95％穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間值，便可得到與。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求典型二階系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為式1其中和對系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)有決定的影響。二階系統(tǒng)的模擬電路圖如圖10。圖10二階系統(tǒng)的模擬電路圖圖10中電路圖的方框圖為圖11圖10中電路圖的方框圖經(jīng)計(jì)算得到系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為式2式中。比較式1、式2二式，可得式3由式3可知，改變比值，可以改變二階系統(tǒng)的阻尼比。改變RC值可以改變無阻尼自然頻率。今取=200K，=0～500K（由電位器調(diào)節(jié)），可以得到實(shí)驗(yàn)所需的阻尼比。電阻R取100K，電容C分別取1f和0.1f,可以得到兩個(gè)無阻尼自然頻率。實(shí)驗(yàn)步驟1.連接被測量典型環(huán)節(jié)的模擬電路。電路的輸入接A/D、D/A卡的DA1輸出，電路的輸出接A/D、D/A卡的AD1輸入。檢查無誤后接通電源。2.啟動計(jì)算機(jī)，在桌面雙擊圖標(biāo)[自動控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)]運(yùn)行軟件。3.測試計(jì)算機(jī)與實(shí)驗(yàn)箱的通信是否正常,通信正常則繼續(xù)。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。4.在實(shí)驗(yàn)課題下拉菜單中選擇實(shí)驗(yàn)二[二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)],鼠標(biāo)單擊該選項(xiàng)彈出實(shí)驗(yàn)課題參數(shù)窗口。5.取=10rad/s,即令R=100K，C=1f；分別取=0、0.25、0.5、0.7、1、2，即取=100K，（由電位器調(diào)節(jié)）分別等于0、50K、100K、140K、200K、400K。輸入階躍信號，測量不同的時(shí)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，并由顯示的波形記錄最大超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間的數(shù)值和動態(tài)響應(yīng)曲線，并與理論值比較。6.取=0.5。即調(diào)節(jié)可變電阻,取==100K；=100rad/s,即取R=100K，改變電路中的電容C=0.1f(注意：二個(gè)電容值同時(shí)改變)。輸入階躍信號測量系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，并由顯示的波形記錄最大超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間。7.取R=100K；改變電路中的電容C=1f,=100K,調(diào)節(jié)可變電阻=50K。輸入階躍信號測量系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，記錄響應(yīng)曲線，特別要記錄和的數(shù)值。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、畫出二階系統(tǒng)的模擬電路圖，并求參數(shù)、的表達(dá)式。2、把不同和條件下測量的和值列表，根據(jù)測量結(jié)果得出相應(yīng)的結(jié)論。3、畫出系統(tǒng)響應(yīng)曲線，再由和計(jì)算出傳遞函數(shù)，并與由模擬電路計(jì)算的傳遞函數(shù)相比較。實(shí)驗(yàn)三控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析（設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、觀察系統(tǒng)的不穩(wěn)定現(xiàn)象。2、研究系統(tǒng)開環(huán)增益和時(shí)間常數(shù)對穩(wěn)定性的影響。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備環(huán)境：1、《自動控制原理》EL-AT-=2\*ROMANII實(shí)驗(yàn)箱2、PC微機(jī)三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求系統(tǒng)模擬電路圖如圖12所示。圖12系統(tǒng)模擬電路圖其開環(huán)傳遞函數(shù)為:式4式中,=100K，=0～500K；T=RC，R=100K，C=1f或C=0.1f四、實(shí)驗(yàn)步驟1.連接被測量典型環(huán)節(jié)的模擬電路。電路的輸入接A/D、D/A卡的DA1輸出，電路的輸出接A/D、D/A卡的AD1輸入。檢查無誤后接通電源。2.啟動計(jì)算機(jī)，在桌面雙擊圖標(biāo)[自動控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)]運(yùn)行軟件。3.測試計(jì)算機(jī)與實(shí)驗(yàn)箱的通信是否正常,通信正常則繼續(xù)。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。4.在實(shí)驗(yàn)課題下拉菜單中選擇實(shí)驗(yàn)三[控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析],鼠標(biāo)單擊該選項(xiàng)彈出實(shí)驗(yàn)課題參數(shù)窗口。其中設(shè)置輸入信源電壓=1V,點(diǎn)擊確認(rèn)，觀察波形。5.改變電位器使從0→500k方向變化，此時(shí)相應(yīng)的10，0～100。觀察不同值時(shí)顯示區(qū)內(nèi)的輸出波形(即的波形)，找到系統(tǒng)輸出產(chǎn)生增幅振蕩時(shí)相應(yīng)的及K值。再把電位器電阻由大至小變化，即從500k→0變化，觀察不同值時(shí)顯示區(qū)內(nèi)的輸出波形,找出系統(tǒng)輸出產(chǎn)生等幅振蕩變化的及K值，并觀察的輸出波形。6.在步驟5條件下，使系統(tǒng)工作在不穩(wěn)定狀態(tài)，即工作在等幅振蕩情況。改變電路中的電容C由1f變成0.1五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1．畫出步驟5的模擬電路圖。2．畫出系統(tǒng)增幅或減幅振蕩的波形圖。3．計(jì)算系統(tǒng)的臨界放大系數(shù)，并與步驟5中測得的臨界放大系數(shù)相比較。

實(shí)驗(yàn)五連續(xù)系統(tǒng)串聯(lián)校正（綜合性實(shí)驗(yàn)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?．研究串聯(lián)校正環(huán)節(jié)對系統(tǒng)穩(wěn)定性及過渡過程的影響。2．熟悉和掌握系統(tǒng)過渡過程的測量方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備環(huán)境：1、《自動控制原理》EL-AT-=2\*ROMANII實(shí)驗(yàn)箱2、PC微機(jī)三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求1．串聯(lián)超前校正系統(tǒng)模擬電路圖如圖15所示，圖中開關(guān)S斷開對應(yīng)未校正情況，接通對應(yīng)超前校正。圖15系統(tǒng)模擬電路圖系統(tǒng)方框圖如圖16所示。圖16圖15中系統(tǒng)的方框圖圖16中2．串聯(lián)滯后校正模擬電路圖如圖17所示，開關(guān)s斷開對應(yīng)未校正情況，接通對應(yīng)滯后校正。圖17系統(tǒng)模擬電路圖系統(tǒng)方框圖如圖18所示。圖18圖17中系統(tǒng)的方框圖圖18中(s)=103．串聯(lián)滯后—超前校正模擬電路圖如圖19所示，雙刀開關(guān)斷開對應(yīng)未校正情況，接通對應(yīng)滯后—超前校正。圖19系統(tǒng)模擬電路圖系統(tǒng)方框圖如圖20所示。圖20圖19中系統(tǒng)的方框圖圖中四、實(shí)驗(yàn)步驟1.啟動計(jì)算機(jī)，在